Uniaxial - biaxial; optimierte Geogitter je nach Anwendungsfall

Geogitter werden von den Herstellern sowohl als uniaxiale als auch als biaxiale Gitter angeboten. Der technische Unterschied?
Relativ einfach! Biaxiale Gitter sind meist quadratisch und zeigen in die zwei Hauptzugrichtungen die gleiche Zugkraft von z. B. 40 kN auf. Uniaxiale Geogitter haben dagegen eine Hauptzugrichtung, die auch als Längsrichtung bezeichnet wird, welche immer größer ist als die Querrichtung. Die Bezeichnung Längs- und Querrichtung resultiert aus dem Produktionsprozess, da hier während der Herstellung die Stäbe mit der höheren Zugkraft längs bzw. parallel zur Produktionsrichtung aufgebracht werden. Quer zu dieser Produktionsrichtung befindet sich der Stab mit der geringeren Zugkraft. Wichtig, weil damit die uneingeschränkte hohe Zugkraft auf der ganzen Abwicklungslänge einer Rolle von z. B. 100 m Länge ohne Unstetigkeit vorhanden ist.  So können im Bauwerk Geogitter eingesetzt werden die auf 100 m konstant die Lasten von z. B. 120 kN aufnehmen können. Wäre dies nicht der Fall, so müssten die Geogitter verbunden werden und erhielten dadurch eine Abminderung, welche den Abminderungsfaktor A3 (Fugen, Nähte, Anschlüsse und Überlappungen) definiert ist.

Es gilt für die Zugkraft immer:Längsrichtung (kN) > Querrichtung (kN).
So zeigt ein Geogitter in der Typenbezeichnung z. B. die Nennkräfte von 80/20 kN oder 200/40 kN auf.

Aber weshalb unterschiedliche Nennkräfte im Geogitter? Auch relativ einfach. Eigentlich alle statisch berechneten Stützkonstruktionen besitzen natürlicherweise nur eine hangabwärts gerichtete Kraft, welche das Bauwerk versagen lässt. Und um diesem Bruchverhalten oder dem Versagen des Erdkörpers entgegenzuwirken, benötigen wir dafür eine gerichtete Kraft, die wir durch das Geogitter erhalten. Deswegen eine Hauptzugrichtung oder Uniaxial. Wirtschaftlich ergibt sich daher eindeutig ein Kostenvorteil gegenüber den biaxialen Gittern.

Allgemein gilt: Überall wo die Kräfte gerichtet auftreten, kann ein uniaxiales Geogitter verwendet werden, und überall wo diese Kräfte isometrisch in alle Richtungen wirken, muss ein biaxiales Gitter eingesetzt werden.

Klassisches Beispiel für ein biaxiales Geogitter ist die Tragschichtbewehrung im Straßenbau. Die Punktlast oberhalb des Gitters strahlt isometrisch aus, das Gitter wird in der Ebene mit 360° unter Zug gesetzt.

Aber müsste das Gitter denn hier nicht geometrisch-konzentrisch gestaltet sein? Eindeutig nein, denn wir dürfen nicht die Verzahnung der Bodenpartikel mit dem Gitter vergessen. Geometrisch benötigen wir hier eine Räumlichkeit, um das Korngefüge nicht zu behindern. Dies wird durch das Raumangebot zwischen den Stegen gewährleistet. Weiterhin ist auch klar, dass die Hauptzugrichtungen des biaxialen Gitters mit der maximalen Zugkraft von z. B. 40 kN/40 kN belastet werden können.

Es ist aber auch klar, dass Kräfte quer zu diesen Hauptrichtungen in einem Winkel von 1°-89° ebenfalls über die Hauptzugrichtungen abgeführt werden, sodass ein biaxiales Geogitter sehr gute radiale Zugkraftaufnahme ermöglicht.
Hier versteht , warum die Geometrie der Gitter meist eine Öffnungsweite von 20-40 mm aufweist. Dies ist der Platz, indem sich das Korngefüge verzahnen kann, um lateral Druck auf die Stäbe auszuüben. Da im Straßenbau die häufigste Kornsummenkurve im Körnungsbereich 0-45 mm oder 0-56 mm liegt, finden die Partikel unter diesen geometrischen Faktoren die optimalste Verzahnungssituation.


Uniaxial – biaxial. Dies spiegelt sich auch in den Anwendungsbereichen wieder. Zugkräfte bei klassischen Tragschichtbewehrungen liegen im Bereich von 20-60 kN und sind in biaxialer Ausführung. Stützkonstruktionen zeigen je nach Bauhöhe und Neigungswinkel im Durchschnitt den Bereich der Zugfestigkeiten von 80-200 kN auf und sind uniaxiale Geogitter. Oberbodenbewehrungen – meist oberhalb von Abdichtungssystemen wie RiStWag, Regenrückhaltebecken oder MTSE Bauwerke- hängen – hängen stark von Auflast, Neigungswinkel und Böschungslängen ab. Hier spielen uniaxiale Geogitter im Bereich von 40-400 kN eine Rolle. Ebenfalls uniaxiale Bewehrungen weisen Dammschüttungen unter weichem Untergrund mit Zugfestigkeiten von 200-600 kN auf. Uniaxial deshalb, da als Linienbauwerk die Spreizspannung des Dammes gerichtet ist. Weiterhin existieren auch Bewehrungen über punktförmigen Traggliedern (z. B. Rüttelstopfsäulen), die wiederum mit biaxialen Geogittern in Bereichen von 200-800 kN umgesetzt werden. Sicherungen über Einsturztrichter oder Erdeinbrüchen sind aufgrund Ihrer Einspannung meist uniaxial mit Zugfestigkeiten von 200-800 kN. Alle Angaben sind ungefähre Erfahrungswerte und beziehen sich auf die Kurzzeitfestigkeit des Geogitters (s. Kurz-, Langzeitfestigkeit und Bemessungswiderstand).